团簇的化学特征

团簇(cluster)是指由两个或两个以上的原子或分子组成的,或原子和分子混合组成的聚集体。10多年来,对团簇的研究表明:它具有不同于气态、也不同于凝聚态的一些奇特性质。一门新的边缘学科——团簇科学,正在形成。     

(HAlNH)n(n = 1~15)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论（DFT）的B3LYP／6－31G方法,对（HAINH）的低聚物（HAINH）n(n=1-15)团簇的几何构型、电子结构、振动光谱和化学热力学性质进行了研究,得到了它们的基态结构,比较了（HAINH）n团簇骨架和（AIN）n团簇的差异。结果表明,（HAINH）n团簇骨架是由AI－N键形成的四元环和六元环构成的。每一个AI或N原子形成4个化学键,其中3个为AI－N键,1个为AI－H或N－H键。（HAINH）n(n=1-15)团簇中AI－N键的数目与对应的（AIN）n团簇相等。（HAINH）n(n=1-15)团簇结构的稳定性幻数序列为：n=2,4,6,8,10,12,14等偶数。     

(HAlNH)_n(n=1～15)团簇的结构与稳定性

用密度泛函理论（ＤＦＴ）的Ｂ３ＬＹＰ／６－３１Ｇ＊方法,对（ＨＡｌＮＨ）的低聚物（ＨＡｌＮＨ）。（ｎ＝１～１５）团簇的几何构型、电子结构、振动光谱和化学热力学性质进行了研究,得到了它们的基态结构．比较了（ＨＡｌＮＨ）ｎ团簇骨架和（ＡｌＮ）ｎ团簇的差异．结果表明,（ＨＡｌＮＨ）ｎ团簇骨架是由Ａｌ－Ｎ键形成的四元环和六元环构成的,每一个Ａｌ或Ｎ原子形成４个化学键,其中３个为Ａｌ－Ｎ键,１个为Ａｌ－Ｈ或Ｎ－Ｈ键．（ＨＡｌＮＨ）ｎ（ｎ＝１－１５）团簇中Ａｌ－Ｎ键的数目与对应的（ＡｌＮ）ｎ团簇相等．（ＨＡｌＮＨ）ｎ（ｎ＝１—１５）团簇结构的稳定性幻数序列为： ｎ＝ ２,４, ６, ８, １０, １２, １４等偶数．     

I2分子团簇的制备及它的漫反射谱

近些年来,零维物理系统的研究已成为科学研究的一个热点。迄今,团簇方面的研究主要集中在离子团簇和共价团簇的研究上,所谓离子团簇和共价团簇即指团簇中的离子或原子是以离子键或共价键的方式结合。由于离子键和共价键的键能比较强,离子团簇和共价团簇中的离子和原子间的相互作用较强,它们间的距离不容易改变。因此,在这些团簇中有显著的量子尺寸效应,并可通过吸收带边的蓝移证实量子尺寸效应的存在。而对于由分子力结合的分子团簇,由于分子力相对较弱,分子团簇内分子间的距离可以发生变化,分子团簇有一些异于离子团簇和共     

复合银团簇的磁性研究

团簇是一种介于原子与块体的中间相,它具有独特的物理、化学性质。对团簇的研究不仅可以探索物质的结构和性质从原子一分子一团簇一超微粒一块体的演化规律,而且也是构成微电子器件应用的基础。为了从原子水平上设计和控制材料的结构和磁性,近年来人们把越来越多的注意力从单一元素构成的团簇转移到由多种元素构成的复合团簇上。在团簇的研究中,磁性是一个重要而有趣的研究课题,对它的研究可以探索孤立原子中的局域电子如何随团簇中的原子数的增加而成为非局域的,以及固体中的巡游磁性是如何发生的。     

C_(60),C_(70)的激光脱附解离及其机理分析

C_(60)等具有笼式结构的碳团簇(统称富勒烯)是目前物理、化学、材料科学等领域非常感兴趣的一类特殊物质。早期对碳团簇的实验研究发现由60,70个原子组成的团簇有比邻近的原子簇高得多的丰度和特殊的稳定性.最近两年,由于 W.Krtschmer 等发现了可制备出较大量纯 C_(60),C_(70)的方法,更加激起人们研究 C_(60)/C_(70)性质的兴趣. 有众多的文献是涉及 C_(60)及其离子的解离和稳定性的,如利用光解离、激光脱附解离、离子原子碰撞解离等方法对     

分子动力学模拟Ag-Pd 双金属团簇中不同位置Ag 原子偏析诱导的异常熔化

在双金属团簇中任意两种元素表面能的差别都会在团簇形成时产生偏析, 从而影响团簇的熔化、原子排布和结构. 因此双金属团簇中原子偏析行为的研究可以为新型纳米结构的可控制备提供理论基础. 本文用分子动力学结合嵌入原子方法研究了分布在团簇的核心层和亚表面层的Ag 原子偏析对(AgPd)₁₄₇ 团簇熔化的影响. 结果表明Ag 在Pd 团簇的不同位置时能量不同,在表面层时最稳定, 其次是核心层, 最后是亚表面层. 这造成了核心层的Ag 原子偏析到团簇的亚表面层时, 团簇原子能量随温度的增加而增大. 而亚表面层Ag 原子的偏析会使团簇原子能量随温度的增加而减小. 这种异常熔化的程度与偏析原子个数有关. 这为双金属团簇熔化行为的调节提供了有效途径.     

新型聚苯胺团簇的飞秒非线性吸收

发展新型的光子开关在光计算和光通讯领域里具有重要的意义.团簇——作为空间尺度,是零点几到几十纳米的原子或分子的微观和亚微观聚集体显示出与通常固体材料不同的电子和光学性质.目前,无机纳米材料大的三阶非线性光学效应已引起了国内外的重视,深入的研究可望将团簇开发成一类具有特殊性能的非线性光学材料.本文报道一种嵌埋于有机玻璃(PMMA)中的聚苯胺(PAn)团簇的飞秒非线性光学特性.采用飞秒瞬态吸收激光光谱技术分别测量了近共振和非共振条件下的PAn团簇的光激发和弛豫过程,测量结果显示出PAn团簇的量子尺寸效应导致了其具有比纯聚苯胺固体薄膜更快的光学响应过程.     

纳米金属氢FCC结构的Kubo效应的量子理论研究

早在量子力学建立初期,H_2和H_2~ 团簇的研究就具有重要的科学意义。通过对H_2分子的定量研究揭示了化学键的本质并开创了现代化学键理论,而H_2~ 的精确解为直接考察量子化学中各种近似方法提供了依据。近年来,随着天体物理、空间技术和新材料技术的发展,特别是为满足研究高密度能源材料和高温超导材料的金属氢的需要,开展H_n和H_n~ (n>2)团簇的研究已势在必行,一方面,它是物理学的重要前沿领域,利用量子力学的新理论和新方法来研究H_n和H_n~ 可了解少数氢原子团簇的凝聚规律及如何过渡到大块材料,为材料设计提供依据,且不断完善和改进现有的处理凝聚态问题的理论方法,这种从原子分子层次出发来研究和设计新材料是当今材料科学发展的一大趋势;另一方面,特别是继芶清泉提出了金属氢的高压合成机理后,接着又提出了从H_n和H_n~ 团簇相互作用的定量计算与分析入手,进而研究金属氢的结构与性质的重要途径,该物理思想实际上把经超高压合成的金属氢视为由纳米级的氢原子团簇H_n组成,即金属氢是一种纳米金属材料。而一般纳米金属材料的一个重要性质是其电离能具有明显的Kubo效应,即纳米级的金属颗粒(或团簇)中很难增加或减少一个电子,因而这些超细颗粒或团簇具有强烈保持电中性的能力。过去我们用改进的排列     

超原子物理学:原子层次上物理的新方向

<正>提出建设超原子物理学的观点,是缘于原子物理学等相关学科的发展成就,其实质是开展原子层次上人工基元的物理规律探索,并以此构造新的物理学工具.作为由原子构成的团簇结构,超原子的分子轨道可展现出相近于原子电子轨道的对称性;不仅如此,相比于元素周期表中可谓寥寥无几的自然界元素原子,超原子的种类浩如烟海.     

金属纳米团簇的超分子自组装及其应用

金属纳米团簇(NCs)是由几个至几千个金属原子通过物理或化学结合力组成的相对稳定的聚集体,其物理和化学性质具有量子尺寸依赖性.金属簇的尺寸可与电子的Ferimi波长相当,一般小于3 nm,具有异于对应体相块材的物化性质,如光学、电学、磁学、催化、手性等.基于自组装策略,将金属簇与不同类型的分子材料组装,不但可以实现金属簇的聚集诱导发光,而且还可以实现多功能的协调.结合本课题组的研究工作,本文综述了近期国内外相关研究,详细介绍了自组装对金属簇发光、组装结构的影响及金属簇组装体的应用等方面的研究进展.最后对金属簇的未来挑战和发展前景进行了展望.     

超薄膜生长中各向异性现象的模拟研究

利用扫描隧道显微技术（ＳＴＭ），人们已观察到许多不同生长控制条件下超薄膜生长初期的形貌（分形生长、枝晶状生长和团状生长等）［１］。这些生长形态的形成，是由于生长表面的各向异性、不同温度下增原子在表面的迁移率和增原子沿团簇周界的迁移率等因素共同作用的结...     

η3-苯并三唑-噻吩甲酰三氟丙酮的五核铜簇合物的合成和晶体结构

报道了以噻吩甲酰三氟丙酮和苯并三唑两种配体为桥的铜－氮簇合物Ｃｕ５（ＢＴＡ）６（ＴＴＡ）４·５ＤＭＦ的合成和晶体结构．配合物由Ｃｕ（１），Ｃｕ（２），Ｃｕ（３）和Ｃｕ（４）离子围绕中心的Ｃｕ（５）离子构成四面体骨架结构，簇合物的中心铜离子具有六配位的扭曲八面体结构，周边的４个铜离子具有五配位的扭曲四方锥结构．每个苯并三唑分子的３个氮原子同时桥连３个金属铜离子（η３　－形式），周围的铜离子与中心离子Ｃｕ（５）的距离为０．３５６２～０．３７５５　ｎｍ，而４个周围铜离子相互之间的距离为０．５７８７～０．６３０２　ｎｍ．     

用飞行时间质谱研究气相偏硼酸钠团簇的产生和结构

硼是元素周期表中ⅢA组元素,由于价电子的数目比价轨道的数目少,是一个典型的缺电子元素。B原子的缺电子性使得硼酸盐具有丰富、独特的几何和电子结构。硼酸盐是一类重要的光学材料和化工试剂,如硼砂是一种很好的高温溶剂,β-NaB_2_4(BBO)是近年发现的性能优良的紫外非线性光学材料。团簇是介于气相和凝聚相之间物质的一种新的存在状态,研究团簇的结构、形成和增长规律,有助于从分子层次上认识相变、结晶和晶体的生长等过程。我们用激光气化含水的硼氢化钠固体的方法,首次产生了3组分团簇NaBO_2团簇的正离子,并且,用飞行时间质谱研究了团簇离子的强度分布。     

液相中气相成核的二维分子动力学模拟

采用分子动力学方法对二维液相空间中的气相成核过程进行模拟, 结果表明: 当计算域太小时, 形核生成的非液相区表现为空穴或仅有少量的气相分子; 只有当计算域足够大时, 才能使形核继续下去, 形成由一定数量分子组成的气相团簇, 或称气泡, 周期性边界条件并不能扩大对形核过程的模拟能力. 较大规模的模拟表明液相中的气相成核过程实际经历了3个阶段: 空穴自身生长; 空穴合并增长并开始出现少量气相分子; 形成汽泡.     

高气压强电离放电等离子体学科的形成及应用展望

本文概述了高气压电场放电及非平衡等离子体化学研究的趋势。文中着重论述了高气压强电离放电取得高能（１０￣２３ｅＶ）电子的方法,以及激励气体分子分解、分解电离、分解附着成原子、原子离子、分子碎片和自由基等,按预定模型合成新分子、新物质。使常规难以进行的化学反应得以进行或加速进行。高气压非平衡等离子体具有极其广阔的应用前景。     

诺贝尔化学奖:原子"舞蹈"的瞬间图像

艾哈迈德·泽维尔能够用比一眨眼还决的时间完成一次试验。在过去的10年中，这位埃及出生、现在帕萨迪那市加州技术研究所工作的物理化学家，早已是应用超短波激光脉冲来观察化学健连接和断裂时原子“舞蹈”的先驱者。上星期，泽维尔所获得的化学反应的空格图像，终于使他赢得了1999年诺贝尔化学奖。在分子水平上的化学反应速度之快足以令你凝神屏息。例如铁钉的锈蚀似乎是缓慢的，但那是因为单个分子很少产生化学反应。一旦多种反应物相团并克服了能量屏障，化学镇的形成和断裂只需要大约100飞秒（1015分之一种）的时间。因此在津维尔之前…     

(Alkali@C_(60))中碱金属原子与C_(60)笼的相互作用研究

关于C_(60),从目前的情况看,人们的兴趣大都集中在对C_(60)的化学修饰、掺杂及其复合物的研究上.将原子(团)或分子植入另一个分子中这是一个全新的化学领域.足球状C_(60)的较大内脏为引入高活性的原子或基团形成内嵌复合物提供了可能.内嵌碱金属元素即为其中之一.实验上已有关于这类全新复合物的研究工作,理论上也已有人对其结构、性能作了研究.在这方面,此前我们也开展了一些理论上的探讨工作.我们认为,从理论上弄清     

激光作用菲与邻菲啰啉产生团簇负离子及比较

近年来,以高能量密度的脉冲激光束在高真空中溅射固体样品,已成为产生原子簇正负离子的一种有效手段。这些簇离子是由样品分子的碎片拼接而成,或由样品分子在激光等离子体中彻底“原子化”后再组合成的?簇离子中各组分元素的含量是否与样品相同?也就是说,激光产生的团簇离子的结构与组分与样品有什么关联?为了探讨这一问题,最近我们在自制的激光等离子体源飞行时间质谱计上,以功率密度为10~8W/cm~2,波长532nm的脉冲激光     

VO3+团簇部分氧化乙烯的理论研究

提高催化剂的活性和效率是当代化学面临的三大挑战之一. 然而, 催化活性点的位置、反应机理和选择性, 以及在分子和电子结构水平上对异相催化的理解在大多数情况下依然不清楚. 气相团簇是研究固相催化剂活性位点的理想模型, 因为它们具有完整的结构和尺寸依赖性, 并且能够通过实验和理论进行研究. 对团簇反应的研究能够为相应的固相催化过程提供机理方面的深入理解. 由于钒的氧化物是一类在工业上被广泛应用的重要催化剂, 因此国际上进行了很多关于钒氧团簇的实验和理论研究, 以便能够在分子水平上加深对钒氧化合物催化活性的理解. 相对于实验, 团簇理论计算的优势在于能够详细给出反应路径和中间体, 从而明确阐述反应机理. 迄今为止, 研究人员已经从理论上详细研究了很多钒氧团簇和烃类的反应, 如: VO2+与乙烯、乙烷、丙烯、丙炔、丙烷; VO2与甲烷、乙炔; VO3与乙烯、丙烯的反应.